MANET中基于邻居节点的重传控制算法

针对移动Ad hoc网络传统重传机制存在的局限性,提出了一种新的重传控制算法(EX-TCGM),利用传输路径上的邻居节点传输丢失的数据包,使得路由上的任何节点都能够重传;并从理论上对该算法的有效性进行了分析。通过仿真,与按需距离矢量路由协议(AODV)、机会路由协议(ExOR)和基于分组移动的传输控制方法(TCGM)进行了性能对比和分析,EX-TCGM相对原协议在端到端平均时延和吞吐量上有所提高,数据包平均成功传输率相对其他协议显著增加。     

一种基于部分网络编码的无线网络机会路由算法

结合机会路由和网络编码两项新技术各自的优势,提出了一种新的基于部分网络编码的机会路由算法(Opportunistic Routing Algorithm for Wireless Network Based on Partial Network Coding,ORAPNC)。为了避免数据包分叉传输,同时利于执行转发节点间协调机制,ORAPNC首先以期望传输次数作为路由度量建立一条固定路由,并将候选转发节点集中在这条固定路径附近;为了充分减小网络中的冗余数据包,ORAPNC采用一种新的转发节点间协调机制(Forwarding Nodes Coordination Mechanism,FNCM)来实现每跳的数据包传输。仿真结果表明,与其他相关路由协议相比较,ORAPNC可以有效提高网络吞吐量,减小目的节点解出原始数据包的平均时延。     

一种延长无线传感器网络生存时间的机会路由

为了使无线传感器网络节点的能量均衡消耗,防止某些节点的能量过早耗尽,提出了一种延长网络生存时间的机会路由(PLOR)。针对机会路由的传输机制,根据节点的能量模型,综合考虑了节点的期望传输次数(ETX)和剩余能量(RE),提出了一种路由测度EC和基于它的候选转发节点集的选择策略。在候选转发节点的协调转发上,采用数据包序列表(PSL)的方式来增加传输协调的成功率。仿真实验表明:相比于ExOR,PLOR进一步提高了吞吐量,降低了能耗,尤其网络的生存时间有了明显的提高。     

网络编码感知的无线机会路由性能分析模型

结合基于优先级的ACK回复策略,提出网络编码感知的无线机会路由性能分析模型。该模型探讨多个中继节点时无线信道丢包对网络性能的影响。为此,建立二维马尔科夫链模型对802.11 DCF信道接入机制进行数学建模分析,从而得到数据包成功投递概率和网络吞吐量公式。数学分析结果表明:结合机会路由和网络编码,通过增加中继节点数量,可以提高数据包的投递概率和网络吞吐量。     

MANET 中基于链路稳定性路由的跨层传输控制协议

在MANET中,通信节点的移动会造成端到端通信路由的时常中断.传统TCP协议只有拥塞控制机制,对由于节点移动造成的数据包传输丢失和超时也作为拥塞处理,使得端到端传输性能低下.为解决这一问题,采用跨层设计思想,将传输控制与链路稳定性路由结合,提出了一种基于链路生存时间概率的传输控制协议(transmissioncontrol protocol based on probability of link residual lifetime,简称TCP-PLRT).该协议通过在路由稳定时跨层收集路由层链路生存时间概率信息来实现对端到端连接稳定性的认知,并针对路由不稳定、路由中断、路由恢复,分别制定了路由切换、数据存储转发、ACK再确认三大机制.这使得TCP-PLRT协议具有对由移动造成的路由中断进行提前预判和有效处理的能力.仿真结果表明,TCP-PLRT协议能够极大地减小由节点移动带来的端到端传输性能的下降,减少分组重传,提高端到端的吞吐量.     

无线传感网络中基于时延感知的背压路由

背压路由算法已广泛应用于传感网络,其优化了吞吐量,但其存在数据包传输时延大的问题。为此,提出基于时延感知的背压路由(Delay-Aware Backpressure Routing, DABR)路由。DABR路由估算数据包驻留在队列中的时间(驻留时间),并依据数据包队列积压差和驻留时间决策路由,优先传输驻留时间长的数据包,进而在损害网络吞吐量性能前提下,缩短数据包传输时延。仿真结果表明,提出的DABR路由提升了数据包传输成功率,并降低了数据包传输时延。     

适用于多跳无线网络的机会路由机制

机会路由采用路由推迟策略,该推迟的路由抉择是对传统路由方式的颠覆。基于此,提出一种适应无线信道不稳定性的机会路由机制,并在Linux操作系统上以内核加载的方式实现该机制。仿真结果表明,该机制能提高数据包的投递率,降低端到端时延,且其性能稳定,几乎不受无线信道变化的影响,更能够适应无线链路的不稳定性和不可预测性。     

基于节点编码感知的机会转发路由协议

针对现有考虑节点编码机会的编码感知路由协议Ex CAR(a coding-aware routing protocol termed extended coding aware routing)在无线链路不稳定的情况下转发节点集内的节点在计算编码机会时可能产生误判,以及在转发节点集内选择最优编码节点时需要交换大量的数据包缓存信息会导致较大的端到端时延和网络开销等问题,提出一种适用于多跳无线网络的节点编码感知机会转发路由协议NAOFP(node network coding aware opportunistic forwarding routing protocol)。NAOFP协议通过引入基于侦听概率的附加ID信息添加机制和转发节点集的最优转发节点选择机制,提高了网络吞吐量和编码包的解码成功率,减小了数据包的平均端到端时延。仿真结果表明,与Ex CAR协议相比,NAOFP协议在网络吞吐量、平均端到端时延、编码包的解码成功率等方面的性能均得到了有效的改善。     

基于跨层设计的CLRM-HWMP路由协议研究

在研究HWMP路由协议的基础上引入跨层设计方法,综合考虑数据链路层的数据帧传输成功率DFTE(Data Frame Transmission Efficiency)、网络层的可用带宽和节点跳数作为跨层路由度量值CLRM(Cross-Layer Routing Metric),提出一种综合路由判据的跨层路由协议CLRM-HWMP路由协议.该协议有效解决单一的路由量度判据在提高无线Mesh网络性能方面的局限问题.通过NS-3仿真工具对无线Mesh网络中的HWMP路由协议和提出的CLRM-HWMP跨层路由协议进行分析对比,实验结果表明:提出的CLRM-HWMP路由协议有效降低了节点间端到端时延、提高了数据包投递成功率和网络吞吐量.     

基于链路时间预测的移动Ad Hoc网路由

移动Ad Hoc网络是一种自组织、无基础设施的网络。而节点的自由移动促使链路频繁的断裂。为此,提出基于链路连通时间预测路由LDPR(Link Duration-Prediction-based Routing)。LDPR路由先通过节点运动信息,预测链路的连通时间。然后,再依据链路的连通时间计算路由生成时间,并选择两条路由生成时间长的路由协同传输数据,一条路由作为主路由,另一条路由作为备用路由。通过双路由机制,提高数据包的传输效率。实验数据表明,相比于传统的按需距离矢量AODV(Ad Hoc On-demand Distance Vector)路由,LDPR路由在吞吐量和端到端传输时延方面的性能得到有效改善。     

应用累积系数确认的网络编码机会路由协议

在无线mesh网络中,机会路由通过高效使用无线传输的广播特性显著地提高了无线网络的吞吐量.引入网络编码,使得机会路由协议可以避免复杂的调度,更加易于实现.然而,网络编码的引入给机会路由协议带来新的问题：转发节点应该发送多少编码包?MORE等协议依据平均链路状况信息来预计节点转发编码包数目的方法,无法准确判定发送的冗余.以CCACK为代表的研究采用逐跳反馈的方式来减少编码包的冗余发送.首先,针对采用正交向量确认的CCACK机制进行分析,说明了CCACK尽管可以减少确认开销,减少误判,但却带来了“信息空间已覆盖而无法正交”的漏判问题.在此基础上,提出了一种基于累积编码系数反馈确认的网络编码机会路由协议CFACK.该确认机制中转发节点通过侦听下游节点的编码系数向量,并与来自上游节点的编码系数向量进行相关性分析,从而获知下游节点信息是否覆盖自身信息.证明了在无差错网络环境下该确认机制不存在误判和漏判的可能,同时,在有差错网络环境下对该确认机制的有效性进行了分析.结果表明：在一般节点分布情况下,利用额外的一次携带确认,可以确保90%以上的准确性.仿真测试结果表明：CFACK相比CCACK,显著提高了网络的吞吐量,平均提高率为72.2%,同时在编码计算、存储和包头开销上都少于CCACK.     

具有副本抑制能力的多跳无线网络路由协议

针对多跳无线网络中机会路由的副本传输问题,提出一种新的机会路由协议。提出的策略不再简单采用单跳广播的方式转发数据,而是通过节点间的距离确定转发开销,再让数据包携带下一跳候选节点信息并根据候选节点的ACK选择下一跳节点,从而保证了每个数据包只有一个候选节点进行转发。仿真结果显示,提出的方案能减少不必要的传输行为,有效改善了网络吞吐率。     

Optimal opportunistic routing and network coding for bidirectional wireless flows

There is growing interest in recent years in routing methods for wireless networks that leverage the broadcast nature of the wireless medium and the ability of nodes to overhear their neighbors’ transmissions. Such methods include opportunistic routing (OR), which generally choose the next hop on a routing path only after the outcome of the previous transmission is known; and wireless network coding (NC), which linearly combines packets from different flows coexisting in the network. In this paper, we study the potential benefits of forwarding schemes that combine elements from both the OR and NC approaches, when traffic on a bidirectional unicast connection between two nodes is relayed by multiple common neighbors. We present a theoretically optimal scheme that provides a lower bound on the expected number of transmissions required to communicate a packet in both directions as a function of link error probabilities, and demonstrate that this bound can be up to 20% lower than with either OR or NC employed alone even in a small network. Using simulation, we further explore the control overhead in a direct implementation of the scheme with a simple coordination mechanism and show that the optimal bound can be closely approached for a wide range of link error rates.     

利用ETX路由度量的无线Mesh网络协调机会路由协议

针对无线网格网络(wireless mesh network, WMN)中传统路由协议重复传输且频繁运行路由发现过程的问题,提出了基于期望传输次数(expected transmission count, EXT)路由度量的协调机会路由协议。首先,利用无线网络的广播特性寻找拥有最大化吞吐量和最小丢包率的最优路由协议;然后,使用ETX路由度量标记关键问题的计算成本;最后,利用源节点发送的信用和区域成本计算节点的区域,并实现路由发现。仿真结果表明,提出的路由协议在不同参数情况下,平均吞吐量可提高32%,投递率可由10%提高至20%,相比其他几种较新的路由协议,提出的协议在吞吐量、投递率和平均端与端间延迟方面具有更好的性能。     

SAR~2:针对无线传感器网络丢包的自适应修复与调整策略

网络传输丢包是无线传感器网络中的一种常见现象,频繁非受控的丢包严重降低了网络性能。导致丢包的原因复杂多样,而已有的针对这一问题的解决方案通常趋于复杂和低效。本文通过对大规模无线传感器网络系统GreenOrbs的观察发现,RSSI(接收信号强度指数)是网络丢包的重要指标。当数据包在接收端的RSSI接近接收端的灵敏度下限(即灰度区域)时,丢包现象就会显著发生。基于这样的观察结论,本文提出了一个轻量级自适应修复与调整策略(SAR2):基于节点间的RSSI,把丢包原因进行对应分类,并相应地采取调节发包速度、调节发送能级和切换路由等策略以缓解网络丢包。基于TelosB节点实现了SAR2,实验结果表明,SAR2可以有效降低丢包率,提高网络性能。     

A quality based routing protocol for wireless mesh networks

Wireless mesh networks can provide low-cost solutions for extending the reach of wireless access points by using multi-hop routing over a set of stationary wireless routers. The routing protocol for these networks may need to address quality considerations to meet the requirements of the user. In this paper, we present a quality based routing protocol for wireless mesh networks that tries to maximize the probability of successful transmissions while minimizing the end-to-end delay. The proposed routing protocol uses reactive route discoveries to collect key parameters from candidate routes to estimate the probability of success and delay of data packets transmitted over them. To achieve accurate route quality assessments, a new route quality metric is proposed that uses performance models of data packet transmissions as opposed to estimating route quality from the transmission of control packets, which have different transmission characteristics. These models are developed after careful evaluations of multi-hop wireless transmissions and validated by computer simulations. Relevant parameters that can be used to assess the route quality metric using these models are explained. Extensive performance evaluations of the proposed quality based routing protocol are presented and its benefits in comparison to some other known routing protocols are discussed.     

无线自组网络QoS流的准入控制和流量控制

作者曾提出一个QoS路由和准入控制机制－QDSR,并且在小规模实时视频传输实验床上实现了这些方案。虽然QDSR的准入控制只保证每个节点有足够的可用带宽给准入的所有流使用,但并不保证每个流在较小的时间尺度上得到请求的带宽。为此,作者对QDSR的准入控制机制进行了改进并增加了流量控制机制,以满足实时应用的QoS需求。在NS2仿真环境中实现了QDSR以及对QDSR的改进。仿真结果表明,改进机制改善了QDSR的视频流的传输质量,较好地提高了视频流的吞吐率和投递率,减小了数据包的端到端延迟,并且能很好地满足包括视频传输在内的多种业务的传输需要。     

A NEW DISTRIBUTED LOCATION-BASED ROUTING ALGORITHM FOR WIRELESS SENSOR NETWORKS

Searching and routing procedures are important in order to ensure communication in wireless sensor networks (WSN). Although naive flooding-based searching is simple to implement, it costs a high number of message transmissions and results in high energy consumption. In this study, we propose a new distributed location-based routing algorithm for WSN. Our goal was to decrease the number of message transmissions and to increase coverage by constructing relay zones. Directed broadcast, relay zone, and broadcast suppression constitute the backbone of our algorithm. We compared our algorithm with a flooding-based approach, and saw that our algorithm performs much better for several parameters.     

无线传感器网络中能量高效的自适应分发协议

能源效率在设计无线传感器网络时是非常重要的考虑因素,提供部分节点进入通信休眠状态的功能因此变得异常重要。提出一种基于类SRM（Scalable Reliable Multicast）抑制机制的EEA（Energy-Efficient Adaptive）分发协议,通过动态调整发射频率,抑制不必要的数据重复发送,根据制定的规则来关闭无线射频通信来达到节约节点能耗的目的;此外,在选择发送节点时,引入节点剩余能量参数,可以在一定程度上满足能量均衡;最后分别通过实验对泛洪协议和SPIN进行了相关比较,结果表明：EEA协议发送的次数更少,网络寿命更长。     

贪婪协议路由代数及其应用

在无线网络路由协议中,错误地使用路由尺度会降低网络的路由性能,甚至会导致某些节点之间根本无法正常通信,称为路由尺度的兼容性问题.基于路由代数理论,分析了贪婪协议中路由尺度的兼容性问题,推导出了贪婪算法用作数据分组的转发机制时贪婪协议具有可达性的充分必要条件,并以4个路由尺度实例说明了分析结论在贪婪协议设计中的具体应用,为贪婪协议的设计提供了重要的技术依据.